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Integrative study of connectivity in the Gulf of California seascape
Estudio integrador de la conectividad en el paisaje marino del Golfo de California
TANIA VALDIVIA CARRILLO
Axayácatl Rocha-Olivares
ADRIAN MUNGUIA VEGA
Acceso Abierto
Atribución
connectivity, population genomics, community ecology, larval dispersal, oceanographic numerical model, network analysis
conectividad, genomica poblacional, ecología de comunidades, dispersion larvaria, modelo numérico oceanográfico, análisis de redes
The Gulf of California (GC) is a marine biodiversity hotspot and a priority region for conservation. Its rocky reef ecosystems are inhabited by diverse populations and communities of important fishing species. These have been threatened due to overfishing and climate change, with potential effects such as modifying their connectivity patterns. Connectivity is a seascape emergent property whose study focuses on identifying functional (biological) and structural (physical) characteristics that allow the dispersion of individuals through space. Its study has been fundamental in ecology and evolution since it determines the prevalence of biodiversity over time. Knowing their current state allows us to contrast future changes in these ecosystems and propose solutions for their conservation. The objectives of this thesis were: i) to evaluate functional connectivity patterns between populations and communities of fishes associated with the rocky reefs of the GC; ii) to evaluate the structural connectivity of the GC seascape; iii) to evaluate the relationship between these two connectivities. This was achieved by analyzing relationships in which structural connectivity plays a relevant role in fish dispersal and, therefore, in their diversity and differentiation values, at different taxonomic levels. To achieve this goal, the population genomic diversity and differentiation of the leopard grouper (Mycteroperca rosacea) were analyzed using single nucleotide polymorphisms. In addition, alpha and beta diversity in local reef fish communities was estimated, characterizing them with two complementary monitoring methods (underwater visual censuses and environmental DNA metabarcoding). Potential demographic connectivity between local populations and communities was assessed using a numerical oceanographic model (HAMSOM). Likewise, structural connectivity was evaluated by estimating the geographic, environmental, and oceanographic distances among the studied sites, using geographic information systems, databases of environmental variables, and the oceanographic model. Finally, functional and structural connectivity information was integrated using spatial statistical methods and network analysis. The results showed that the leopard grouper has high functional connectivity without genomic differentiation within the CG and a medium genomic diversity. This indicates the presence of a metapopulation within the Gulf, maintained by high demographic connectivity and by the...
El Golfo de California (GC) es un hotspot de biodiversidad marina y una región prioritaria para la conservación. En sus ecosistemas de arrecifes rocosos habitan diversas poblaciones y comunidades de peces de importancia pesquera. Éstas se han visto amenazadas debido a factores como la sobrepesca y el cambio climático, con afectaciones potenciales como la modificación de sus patrones de conectividad. La conectividad es una propiedad del paisaje cuyo estudio se enfoca en la identificación de las características funcionales (biológicas) y estructurales (físicas) las cuales permiten la dispersión de los individuos a través del espacio. Su estudio ha sido fundamental en ecología y evolución ya que determina la prevalencia de la biodiversidad a través del tiempo. Conocer su estado actual, nos permite contrastar futuros cambios en estos ecosistemas y plantear soluciones para su conservación. Los objetivos de la presente tesis fueron i) evaluar los patrones de conectividad funcional entre poblaciones y comunidades de peces asociados a los arrecifes rocosos del GC, ii) evaluar la conectividad estructural del paisaje marino del GC; y iii) evaluar la relación entre estas dos conectividades. Esto se logró mediante el análisis de un conjunto de relaciones en las que la conectividad estructural juega un papel relevante en la dispersión de los peces y, por lo tanto, en sus valores de diversidad y diferenciación, a diferentes niveles taxonómicos. Para lograr este objetivo, se analizó la diversidad y diferenciación genómica poblacional de la cabrilla sardinera (Mycteroperca rosacea) utilizando polimorfismos de un solo nucleótido. Además, se estimó la diversidad alfa y beta en comunidades locales de peces arrecifales, caracterizándolas con dos métodos de monitoreo complementarios (censos visuales submarinos y metabarcoding de ADN ambiental). También se evaluó la conectividad potencial demográfica entre las poblaciones y comunidades locales, usando un modelo numérico oceanográfico (HAMSOM). Asimismo, se evaluó la conectividad estructural mediante la estimación de las distancias geográficas, ambientales y oceanográficas entre los sitios estudiados, empleando sistemas de información geográfica, bases de datos de variables ambientales, y el modelo oceanográfico. Finalmente, se integró la información sobre conectividad funcional y estructural utilizando métodos estadísticos espaciales y análisis de redes. Los resultados evidenciaron que la cabrilla sardinera presenta una alta...
CICESE
2022
Tesis de doctorado
Inglés
Valdivia Carrillo, T. 2022. Integrative study of connectivity in the Gulf of California seascape. Doctor of Science Thesis. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 165 pp.
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